| Project/Area Number |
23K02826
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09080:Science education-related
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木室 義彦 福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (30205009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
家永 貴史 福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (00393439)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 初中等教育（情報） / プログラミング教育 / 視覚特別支援学校 / 無線通信 / データロギング / データロガー |
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| Outline of Research at the Start |
小中高におけるプログラミング教育は，プログラミング的思考からアルゴリズムの理解，計測制御，双方向通信，データ解析までつながっている．しかし，視覚障害児童生徒には，初学者向けブロックプログラミングは障壁であり，晴眼児童生徒にとってもテキストプログラミングは難しい．
本研究は，晴眼盲弱を区別しないレベルで簡単，かつ小中高を通じて利用可能なプログラミング教材として，テンキーのみを用い,micro:bitマイコンボード単体でプログラミング可能な教材を設計し，学齢の違いや障害の有無，母語に関係なくコンピュータやIoTを活用した課題解決力の学習が可能になる情報技術教育を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
小中高におけるプログラミング教育は，プログラミング的思考からアルゴリズムの理解，計測制御，双方向通信，データ解析まで連関している．しかし，視覚障害児童生徒には，初学者向けブロックプログラミングは障壁であり，また，晴眼児童生徒にとってもテキストプログラミングは難しい．晴眼盲弱を区別せず，小中高と連続して利用可能なIoT教材の構成要件を実証的に明らかにするために，システムの設計と開発，実験授業を行った．
具体的には，中高で求められる計測制御や双方向通信，センサデータ収集の機能を持つ教材の構築を目標に，マイコンボードのmicro:bitが持つ各種センサや通信機能，データ記録機能を10個の数字キーのみでプログラミング可能とする簡易プログラミング言語（インタプリタ）を新たに設計し，これまでに開発してきた移動ロボットプログラミングのカリキュラムと連携できるようにした．
また，国内の視覚特別支援学校の児童生徒ならびに教員による教材の利用可能性を調べるために，利用希望のあった31校に教材を貸し出し，試用とアンケート調査を行った．この結果，プログラミング未経験の教員であっても全盲の小学生に対し，プログラミングの指導とセンサ機能の活用が可能であることが確認できた．これと並行して，高校における開発教材の機能の検証を目的に，地域の高校において「情報」の実験授業を行ない，プログラミングの学習から各種センサの動作理解，および無線センサネットワークの構築が行えることを確認した．
今後は，開発したIoT教材の通信およびデータ収集の機能の改良，ならびに視覚特別支援学校の小中高等部それぞれでの教材の利用時の課題を収集し，視覚障害の有無に関係なく小中高と連携して利用できる児童生徒が共に学べるIoT情報技術教育を目指す予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題に設定した３つのサブテーマ（１）マイコンボード教材の設計と開発，（２）小・中・高の各段階でのカリキュラムの設計，（３）検証実験およびヒアリング，の内，（１）と（３）については，ほぼ当初の計画通り進行した．当初の計画に挙げていた，中学校教育で求められている無線通信，および高校教育で有用なデータロガーをマイコンボード micro:bit (V1.5, V2) に実装し，10キープログラミングで実行可能とした．さらに，この機能を用いた実験授業を一般の高校で実施し，機能の検証を行った．また，（３）については，研究協力者の助言と協力に基づき，全国盲学校校長会および九州盲学校教頭会を通じて，全国の視覚特別支援学校の約半数の31校に開発教材を提供し，情報収集を始めている．
一方，サブテーマ（２）については，高校段階でのカリキュラムとしては，高校授業のためのシラバスと授業資料の設計を行い，実証実験を行うことができた．しかし，小中学校段階では，カリキュラム開発ではなく，授業の手順書の開発と改良に留まった．これは，プログラミング未経験で「情報」の免許も持たない小中学校の教員が児童生徒に対し授業を行う場合，授業計画書や時間配分よりも，どのように発話して授業を進め，その発話の中でどのような情報技術を伝えるかといったスキル不足による不安感の解消が優先すると思われたためであり，これは，サブテーマ（３）のアンケート調査でも多数確認されている．
以上の進捗状況から，小中高と連携するためのIoT教材の課題抽出という観点ではおおむね順調である．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，システム設計と開発，カリキュラム開発のサブテーマ（１）と（２），検証のサブテーマ（３）を交互に実施し，IoT教材のユニバーサルデザイン，小中高連携としての課題抽出とその解決方法の考案，検証を進めていく．
検証の観点としてこれまでは，10キープログラミングによる学習者のスキル習得時間（学習の容易さ）を評価の軸とし，全盲の小学1年生の利用可能性を示してきたが，今回の研究課題では，センサデータの収集と解析，無線通信の応用などによる情報技術の理解や他教科の理解度の向上等，中学，高校での評価検証を進めていく．これらを通じて，晴眼盲弱を区別せず，小中高と連続して利用可能なIoT教材の構成要件を実証的に明らかにしていく．
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